缸頭兩面鉆孔專機設計【全套CAD圖紙+畢業(yè)答辯論文】

買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 編號 無錫 太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 缸頭兩面鉆孔專機設計 信機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專業(yè) 學 號： 0923003 學生姓名： 季婷婷 指導教師： 劉新佳 （職稱： 副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 錫 太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 缸頭兩面鉆孔專機設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 91 學 號： 0923003 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無錫 太湖學院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、 題目 缸頭兩面鉆孔專機設計 2、專題 二、課題來源及選題依據 隨著工業(yè)生產規(guī)?；I(yè)化、集中化、高 度機械化乃至自動化的步伐的加快，在進行工件加工時，要求考慮使用專用機床和夾具。組合機床和組合機床自動線是一種專用高效自動化技術裝備 ,目前 ,由于它仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產的關鍵裝備 ,因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。某企業(yè)因生產發(fā)展需要，擬開發(fā) 缸頭兩面鉆鏜專機， 因此選定 缸頭兩面鉆孔專機設計為本次設計 課題 。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 設計原始 參數 ； 依據原始參數繪制零件工序圖及零件加工示意圖； 完成滿足生產需要的 工程設計圖 一套（折合零號圖 3 張），包括機 I 床夾具設計、組合機床總體設計、組合機床多軸箱設計； 編譯設計說明書一份； 完成 英 文翻譯資料一份 。 四、接受任務學生： 機械 91 班 姓名 季婷婷 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 要 本課題是研究一臺對缸頭進行加工的兩面精鏜組合機床，主要是對組合機床的總體結構、夾具和多軸箱的設計。首先概括了組合機床的發(fā)展，闡述了組合機床的低成本、高效率、操作使用簡單等優(yōu)點。然后是機床夾具的設計，采用 “ 一面兩銷 ” 的定位方式，使定位更準確；通過誤差分析，夾緊力計算等確定夾具的總體結構。其次是對組合機床的設計，關鍵是工藝方案的擬定，這大體決定組合機床的配置形式和使用性能，然后編制 “ 三圖一卡 ” 。最后是多軸箱的設計，通過工件的尺寸和加工孔的位置計算出主軸箱的輪廓尺寸；根據扭矩的計 算得出主軸和傳動軸的直徑；通過類比法確定齒輪的模數；通過 “ 計算、作圖和多次試湊 ” 確定齒輪齒數和中間傳動軸的位置。在總體設計過程中，首先通過計算所需功率選擇動力箱，然后根據主軸的分布情況選用多軸箱；之后根據動力箱和加工行程圖來選擇液壓滑臺，再由液壓滑臺選用配套的多軸箱；再配合裝料高度、滑臺、側底座相互位置等來確定中間底座的高度和長度。 關鍵詞： 組合機床；精鏜；缸頭；多軸箱 V is of a on of on of of is . a to to is a is of is to by OK In by of to of to of of of 目 錄 摘 要 . . 錄 . 緒論 . 1 課題的研究內容和意義 . 1 內外的發(fā)展概況 . 1 課題應達到的要求 . 1 2 設計方案的確定 . 2 件的大小、形狀和加工部分的特點 . 2 產率的影響 . 2 濟性與可靠性 . 2 3 專用夾具的設計 . 3 具的功用與組成 . 3 具的設計 . 3 研分析 . 3 定工件定位方式 . 3 定工件加緊方式 . 4 要的加工精度計算及分析 . 4 緊力計算、分析 . 4 4 組合機床總體設計 . 6 合機床的組成 . 6 合機床的特點 . 6 合機床的工藝范圍 . 6 合機床配置型式 . 6 合機床的設計步驟 . 7 合機床工藝方案的確定 . 7 合機床工藝方案的基本原則 . 7 定組合機床工藝方案應注意的問題 . 7 藝方案的 擬訂 . 8 序間余量的確定 . 8 具結構的選擇 . 8 削用量的確定 . 8 合機床切削用量選擇的特點、方法及注意問題 . 9 合機床切削用量選擇方法及應注意的問題 . 9 定切削速度和切削用量 . 9 削力、切削轉矩、切削功率 . 10 定主軸類型、尺寸、外伸長度 . 10 I 力部件工作循環(huán)及行程的確定 . 11 合機床總體設計 “三圖一卡 ” . 11 加工零件工序圖 . 11 制加工零件工序圖 . 12 工示意圖 . 13 床聯系尺寸圖 . 16 5 組合機床多軸箱的設計 . 22 軸箱的基本結構及表達式 . 22 軸箱的組成 . 22 軸箱總圖繪制方法特點 . 22 用多 軸箱設計 . 22 制多軸箱設計原始依據圖 . 22 軸、齒輪的確定及動力計算 . 23 軸箱傳動設計 . 24 制多軸箱總圖及零件圖 . 28 6 結論與展望 . 30 論 . 30 足之處及未來展望 . 30 致 謝 . 1 參考文獻 . 32 附 錄 . 33 II X 1 1 緒論 畢業(yè)設計是我們結束大學生涯一個重要的部分，檢驗一個學生的綜合能力的重要舉措，是我們在校期間專業(yè)考核的重要環(huán)節(jié)。通過系統的運用基礎知識、基本技能以及設計能力、邏輯分析能力調查研究、查閱文獻、收集資料、撰寫論文等各方面能力進行的綜合設計的過程，使我們重溫了大學所學習的大部分內容，將所學習的理論知識和現實設計生產做了初步嘗試性的結合。 課題的研究內容 和 意義 此項設計的主要任務是鉆缸體兩個直徑 5的側孔和 2個直徑 10的底孔專機總體設計、多軸箱及專用夾具設計。內容包括：機床夾具的設計，組合機床總體設計，組合機床多軸箱設計，編寫畢業(yè)設計論文。在這次設計任務對缸體鉆孔的專機。所以設計時對機床的精度的要求還是很高的，在保證機床的精度上才能保證所要加工孔的精度。在設計多軸箱時要注意，因為在組合機床的諸多零件中，主軸箱是組合機床設計過程中工作量最大的部件。因為通常主軸箱是采用一根動力軸帶動多根主軸的工作方式，各傳動軸必須在有限的標準箱體空間中找到適宜的分布位置并避免干涉，而各軸的設計又必須保證其轉速、旋向、強度和剛度，因此難度大、 設計周期長。 內外的發(fā)展概況 隨著工業(yè)生產社會化、專業(yè)化、集中化、高度機械化乃至自動化的步伐的加快，在進行工件加工時，為了降低成本和提高生產率，要求考慮使用專用機床和夾具。 組合機床發(fā)展前景 :美國機床市場中組合機床所占的份額將會有所下降，其他一些工業(yè)發(fā)達國家也大體是如此。從柔件方面看，組合機床與柔性制造系統的目標是一致的，但在柔性化程度上畢竟組合機床還是受到一定的制約，兩者相互靠攏，也有可能融合成為一種新的加工設備。 在我國由于汽車工業(yè)還會有較大的發(fā)展，而在資金上，不可能大量采用柔性制造設備，所以組 合機床市場還會行進一步的增張。但目前汽車都是一些引進外外的產品，技術要求較高，國內組合機床短時期內尚不能滿足這些高技術要求。因此中國組合機床生產廠面臨國外工廠的競爭，需要進一步提高質量和精度，否則在競爭中將會有擠垮的危險。 組合機床行業(yè)雖然取得了較大的進步與發(fā)展，但是，在制造技術高速發(fā)展的今天，由于基礎薄弱，從整體上看，與國外先進水平還存在著一定的差距。國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展，實現了機床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動監(jiān)控。 課題應 達到的要求 此項設計是專機的設計但是在保證使用條件下仍才采用了很多通用部件，這樣可以降低成本，所以這次設計的任務主要是設計專用夾具和多軸箱，專機的一些部件等等。熟悉組合機床通用部件和專用部件的選用；完成繪制組合機床的尺寸聯系圖、多軸箱圖和夾具設計圖及零件圖；編制說明書一份；熟練運用 2 2 設計方案的確定 根據工件的結構特點，是一個回轉體，考慮定位基準和設計基準的重合的原則，選擇一面和兩個 8 的孔作為定位基準，定位基準定了，組合機床的總體 布置大體上也就定了。但是在確定機床總體布置時，還要考慮其他的一些因素的影響。 件的大小、形狀和加工部分的特點 對于 2 面同時加工的工件，宜采用雙工位的機床，以此來提高加工效率；對于小直徑深孔的工件，通常采用專門的深孔加工的機床；對于被加工孔的中心線與定位基準平行，或需從幾個面同時加工的工件，一般采用臥式機床；對于被加工孔的中心線與定位基準垂直的工件，一般采用立式機床，但是在采用這些原則時也要根據機床的使用條件來綜合考慮。根據上述原則和缸體的特點，故采用臥式組合機床。 產率的影響 零 件的生產批量的大小是決定采用單工位、多工位或者自動線，還是按中小批量生產特點來設計組合機床的重要因素。有時從工件的外行及輪廓尺寸上看，可采用單工位固定夾具的機床布置形式，但是由于生產率要求很高，就不得不采用多工位的機床布置方案，以便使裝卸工件時間和機動時間重合。對于這個缸體的生產綱領： 2 萬 /年；單班制。是小批量的生產采用了單工位固定夾具的組合機床。機床使用方便性和自動化程度分析比較時一定要與生產率相適應，不應過分追求機床的自動化程度。生產率高、節(jié)拍短，則要求自動化程度高、刀具耐磨且更換調整方便，這樣使用才有 方便性。 濟性與可靠性 在滿足加工要求的前提下，機床避免使用復雜刀具，力求簡單和較高的通用化程度。這樣可以降低機床成本，提高工作可靠性。有兩點要注意： 1）應根據加工精度的需要選擇相應精度等級的通用部件。 2）應根據生產率要求合理安排工藝流程，均衡負荷，使機床數量少，機床利用率高（機床利用率不應低于 50%），以取得好的經濟效果 1。 把組合機床的總體設計定下來后，再設計其中的零部件時根據機床的特點進行選擇。 3 3 專用夾具的設計 具的功用與組成 夾具是在機床上加工零件時使用的一種工藝裝備， 其主要功用時實現工件的定位和夾緊，使得工件加工時相對機床、刀具有正確地位置，以保證工件的加工質量和生產率的要求。 夾具通常由定位元件或裝置、夾緊元件或裝置、夾具體、對刀和導引元件、分度元件或裝置、動力元件或裝置以及其他元件或裝置（如定位鍵及有關零部件）等組成 2。 夾具設計時常用的零部件已有國家標準或部頒標準。 具的設計 研分析 1）工件生產綱領、生產類型分析； 2）工件加工工藝方案分析，工件結構、精度特點分析； 3）機床設計情況分析； 4）夾具操作要求分析； 工件尺寸如圖 圖 件尺寸圖 4 定工件定位方式 由圖上可知，定位基準是 A 面和 2 個 8的孔。所以，定位方式選用一面兩銷式。兩銷為一圓柱式定位銷和一菱形式定位銷。 定工件加緊方式 一面兩銷確定了 6 個方向的自由度，用壓板壓緊工件，用螺栓把鉆模板與夾具體連接。 要的加工精度計算及分析 保證工件的加工精度是能夠得到合格工件的前提條件，而影響工件加工精度的因素很多，一般影響加工精度是因為各種誤差的存在，主要有：定位誤差、夾緊誤差、夾具的安裝誤差、導向對刀誤差、工藝系統誤差等。其 中夾具采用合理的定位、夾緊方案，選擇合適的定位、夾緊元件，確定合適的尺寸、形位公差，保證工件的加工精度要求。 定位誤差是由于工件在夾具中定位不準確引起的加工誤差。引起定位誤差的原因，一是由定位基準和工序基準不重合，叫基準不重合誤差；另一種是由于定位基準在夾具中定位不一致，叫定位基準位移誤差。 本夾具的定位基準與設計基準一致，基準不重合誤差為零?；鶞饰灰普`差為 以其定位誤差為 夾具制造與安裝誤差 該項誤差包括：鉆套與襯套的配合間隙，由配合尺寸 H7/確定其最大間隙為 套孔與外圓的同軸度誤差此處取為 刀具引偏量 采用鉆套引導刀具時，刀具引偏量 3公式： )2( （ 式中： 具引偏量； 本夾具鉆套與鉆頭的配合取 H7/確定 H=23h=10=入上式： )2(=（ 23/2+） 3=值略大于零件相應公差的三分之二，夾具可以使用。 緊力計算、分析 由于夾緊力與軸向力的方向相反，所以夾緊力至少要大于軸向力，軸 向力的公式 4： 4 2CFd f 各主軸所需的軸向切削力，單位為 N。 f = 1 F = 250 計算得 = 5 所以夾緊力為 2 = ）確定對刀或導引方式；在鉆床上的主要引導裝置為鉆套，其借助引導裝置提高被加工零件的幾何精度、尺寸精度以 及孔系的位置精度。由于工件是中小批量生產，且選用可換鉆套將引起鉆套間的相碰，所以我選擇固定式鉆套。鉆套與鉆模板之間配合為 H7/ 2）確定夾具總體結構，協調各裝置；如圖 圖 具裝配圖 6 4 組合機床總體設計 合機床的組成 組合機床是根據工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。 組合機床通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺 。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 合機床的特點 1、 組合機床對于普通機床的優(yōu)點在于更適合棱體類零件和雜件的孔面加工。 2、生產率高。因為工序集中，可多面、多工位、多軸、多刀同時自動 加工。 3、加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成熟的通用零件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 4、研制周期短，便于設計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系列化、標準化程度高，通用零件占 70% 90%，通用件可組織批量生產進行預制或外購。 5、自動化程度高，勞動強度低。 6、配置靈活。因為結構模塊化、組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床或生產線；機床易于改裝；產品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復利用 5。 合機床的工藝范圍 組 合機床加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動進行平面加工和孔加工兩大類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面等；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工藝。 合機床配置型式 組合機床的通用件部件分大型和小型兩大類。所以大型組合機床和小型組合機床在結構和配置型式 有較大的差別。 大型組合機床的配置型式多種多樣，根據配置型式，組合機床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機床按被加工面的數量又有單面、雙面、三面和四面 4 種，通常只能對各個加工部位同時進行一次加工；多工位組合機床則有回轉工作臺式、往復工作臺式、中長立柱式和回轉鼓輪式 4 種 6，能對加工部位進行多次加工。 小型組合機床的配置型式可分為單工位和多工位兩大類等。 7 本次設計的是單工位、單面、臥式的大型組合機床。 合機床的設計步驟 組合機床一般都是根據和用戶簽定的設計、制造合同進行設計的。我所做的 課題就是這樣的。 1、 調查研究主要是對加工圖樣研究和工廠實際情況的調查研究； 2、總體方案設計，就是編制 “ 三圖一卡 ” ； 3、技術設計就是設計機床各專用部件正式總圖，如設計夾具，多軸箱等； 工作設計即繪制各個專用部件的施工圖樣、編制各部件零件明細表。 工藝方案的擬定是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原則，結合組合機床常用工藝方法，充分考慮各種影響因 素，并經技術經濟分析后擬定出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。 合機床工藝方案的確定 合機床工藝方案的基本原則 1、粗細加工分開原則 粗加工時的切削負荷較大，切削產生的熱變形。較大夾緊壓力引起的工件變形以及切削振動等，對精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在擬定工件一個連續(xù)的多工序工藝過程時，應選擇粗精加工工序分開的原則。 2、工序集中原則 工序集中時近代機械加工主要發(fā)展方向之一。組合機床正是基于這一原則發(fā)展而來的，即運用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺機床上完成一 個或幾個共建的不同表面的復雜工藝過程，從而有效地提高生產率。因此，擬定工藝方案時，在保證工件質量和操作維修方面的前提下，應適當提高工序集中程度，以便減少機床臺數、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效果。但是，工序過于集中會使機床結構臺復雜，增加機床設計和制造難度，機床使用調整不便，甚至影響機床是使用性能。如刀具數過多，停機率增加，反而會影響機床生產率，切削負載過大，當工件剛性不足而產生變形會影響工件質量。因此須全面分析多方因素，合理決定工序集中程度?？紤]的一般原則有如下兩個方面：一是適當考慮相同類型工序的集中； 二是有相對位置精度要求的工序應集中加工。 定組合機床工藝方案應注意的問題 1、按一般原則擬定工藝方案時的一些限制 （ 1）孔間中心距的限制：根據切削扭矩計算要求，主軸軸頸和軸承外徑有一最小許用尺寸；對于螺紋孔加工還要考慮相應攻螺紋靠模的徑向尺寸限制；對于鏜孔，要考慮浮動卡頭和導向尺寸或剛性主軸機構尺寸限制。所以近距離孔能否在同一多軸箱上同一工位進行加工，要受各類主軸允許的最小中心距限制。 （ 2）工件結構工藝性不好的限制：有些工件結構工藝性不好，如箱體多層壁上的同軸線的孔徑中間大兩頭小時，則進刀困 難。又如多層壁同軸孔，為便于布置中間導向裝置，孔中心離箱體側壁間距離也應足夠 7。 2、其他應注意的問題 8 （ 1）精鏜孔時用注意孔表面是否允許留有退刀刀痕。 （ 2）對互相結合的量殼體零件，均應分別從截獲面加工聯接孔。 （ 3）鉆階梯孔時，應先鉆大孔后鉆小孔。 （ 4）平面一般采用銑削加工。 （ 5）在制定加工一個工件的幾臺成套機床或流水線的工藝方案時，應盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內應力變形影響，有利于保證加工精度。 藝方案的擬訂 擬訂專用機床工藝方案的一般步驟如下： 1、 分析、研究加工 要求和現場工藝 在制定組合機床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結構特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術要求及生產綱領。深入現場調查分析零件的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的設備、刀具及切削用量，生產率情況及工作條件等方面的現行工藝資料，以便制定出切合實際的合理工藝方案。 本設計所加工的是缸體 ，屬于箱體類零件，其結構不是很復雜，加工不是很困難。我所加工的是兩個側面上的鉆孔都屬于普通級別，生產綱領是 2 萬件 /年，單班制，屬于小批量生產。因此可以采用組合機床來 進行生產。本次設計專用鉆夾具，因為是工業(yè)生產，要求操作簡單迅速，故采用較簡單的手動夾緊方式。 2、 定位基準和夾壓部位的選擇 正確選擇定位基準和夾緊部位時保證加工精度的重要條件。 本設計采用一面兩孔的定位方案來保證此鉆孔的加工精度，則 選擇 2 的孔和其所在的下底面平面 作為定位基準。它們又是設計基準，用他們做定位基準，能使加工遵循“基準重合”的原則， 保證工藝基準和設計基準的重合。 實現箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式。 夾緊位置選擇在有足夠的夾緊力下箱體產生變形最小的部位 。 3、影響工藝方案的主 要因素 （ 1）加工的工序內容和加工精度 :我所 加工的是鉆孔，工序上有具體的公差要求。 （ 2） 被加工零件的特點。 工件材料及硬度 : 材料 硬度為 加工部位的構造形狀 : 分別為底面上的 2 個 10 孔和側面 2 個 5 孔 。 工件的剛性 :滿足要求。 零件的生產批量 : 生產綱領是 2 萬件 /年，單班制。 使用廠后方車間的制造能力：可以勝任。 序間余量的確定 鉆 2 個 10 的孔，應粗加工 孔。在鉆 2 個 5 的孔應該先粗加工 孔。 具結構的 選擇 鉆孔：選擇高速鋼錐柄長麻花鉆。高速鋼的優(yōu)點是：強度、韌性和工藝性能好，且價格便宜。 削用量的確定 在組合機床工藝方案確定過程中，工藝方法和關鍵工序的切削用量選擇十分重要。9 削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床的結構型式即工作可靠性均有較大的影響。 合機床切削用量選擇的特點、方